GPU einfach erklärt: Was ist das? Wie unterscheidet sie sich zur CPU?

Definition: Was ist eine GPU? Eine einfache Erklärung…

Ausgeschrieben steht die Abkürzung GPU für Graphics Processing Unit. Bei der GPU handelt es sich nicht um eine Grafikkarte, sondern um einen Grafikprozessor. Der Grafikprozessor (oder mehrere) befindet sich i.d.R. auf einer Grafikkarte oder direkt auf dem Mainboard. Einfach gesagt: Die GPU sorgt dafür, dass das, was die CPU an Befehlen verarbeitet, grafisch auf dem Bildschirm umgesetzt wird.

Aufgrund ihrer hohen Leistung werden GPUs bis dato aber auch für komplexere Sachverhalte wie maschinelles Lernen, AR oder KI oder auch für das Mining von Kryptowährungen verwendet.

Die bekanntesten Hersteller von GPUs bzw. Grafikkarten auf dem Markt sind NVIDIA, AMD und Intel.

Welche GPU Sie haben, können Sie über Windows ganz einfach ermitteln. Rufen Sie dazu den Task Manager auf. Klicken Sie dort auf den Reiter “Leistung”. Hier wiederum ist auf der linken Seite neben der CPU auch die GPU aufgelistet (GPU 1 oder GPU 0). Klicken Sie auf diese. Die Bezeichnung (beispielsweise “Intel ® Iris ® Xe Graphics”) wird in der rechten oberen Ecke ausgespielt.

Wie ist eine Grafikkarte aufgebaut bzw. mit welchen Elementen arbeitet die GPU zusammen?

Eine Grafikkarte besteht in der Regel aus folgenden Elementen:

• Grafikprozessor
• Speicher
• Wandlerchip (RAMDAC)

Wie funktioniert die GPU?

1. Die GPU erhält Daten von der CPU. 
2. Im Grafikpeicher werden die Informationen abgelegt. 
3. Der Wandlerchip wandelt diese in Bilder um.
4. Diese können dann entsprechend auf dem Bildschirm ausgegeben werden.

Beachten Sie: Je größer die Auflösung des Bildschirms, desto aufwendiger ist die Berechnung.

Was sind virtuelle GPUs?

Virtuelle GPUs oder vGPUs sind Prozessoren, die Grafiken auf dem Hostserver einer virtuellen Maschine und nicht auf einem physischen Endpunkt des Geräts rendern. 
In virtuellen Umgebungen ist es besonders schwierig, komplexe und aufwendige Grafiken mit angemessener Leistung zu rendern. Ziel ist es, die Verzögerungszeit bei der Bereitstellung von Grafiken für Remoteuser zu reduzieren und die gleiche Leistung bereitzustellen, die sie von einem lokalen PC gewohnt sind. 

Unterschiede GPU vs CPU – was ist anders?

Sowohl GPU als auch CPU sind Prozessoren. Die CPU ist besonders wichtig – sie wird oft auch als das “Herz” eines Computers bezeichnet. Aber auch die GPU ist für den Computer elementar. Die CPU empfängt und verarbeitet die Befehle, die GPU setzt diese grafisch um und entlastet damit die CPU. 

Ohne CPU könnten keinerlei Programme genutzt und ohne GPU keinerlei visuelles Feedback erhalten werden. Früher übernahm die CPU auch die Bildberechnung, bis die Anforderungen an Grafikanwendungen stiegen.

Eine GPU kann parallel mehrere Aufgaben gleichzeitig verarbeiten – und somit u.a. Bilder und Videos schneller umwandeln. Bei CPUs ist das mittels Mehrkernprozessoren (da mehrere CPUs gegeben) möglich. Die CPU kann mit höherer Taktrate punkten. Das wiederum bedeutet, dass sie (auch komplexe) Berechnungen schneller durchführen kann.

Aktuelle GPUs benötigen mittlerweile mehr Energie als CPUs. Das bedeutet, dass die Grafikkarte separat mit Strom versorgt werden muss und die Netzteile in den PCs leistungsfähiger sein müssen, als das noch vor einigen Jahren nötig war.

GPU kaufen – 6 Aspekte, die Sie berücksichtigen sollten

1. Einsatzgebiet

Werden hauptsächlich einfache Office Anwendungen benötigt, reicht eine einfache GPU, meist sogar eine Onboard Grafikkarte, aus. Sollen professionell Bilder oder Videos bearbeitet werden, ist eine Grafikkarte mit höherer Leistung ratsam.

2. Leistung

Je nach Leistung fallen die verbauten Komponenten der GPU entsprechend groß aus. Das bedeutet, dass die Grafikkarte auch aufgrund eines großen Kühlers viel Platz in Anspruch nimmt. Wie bereits festgestellt, gilt: Zum Surfen im Netz oder für einfache Office Anwendungen genügt eine einfache Grafikkarte mit wenig Leistung. Für Bild- und Videobearbeitung empfehlen wir eine dedizierte Grafikkarte. 
Wie leistungsstark diese sein muss, hängt ganz von den Anforderungen der verwendeten Software ab. Empfehlenswert ist es, die Hardware mit einem Puffer nach oben in puncto Leistung einzuplanen. Auch im Hinblick auf künftige Anforderungen.

3. Kerne

CPUs wie auch GPUs verfügen mittlerweile über mehrere Kerne. Je mehr Kerne, desto mehr Befehle können gleichzeitig verarbeitet werden.  
Das führt jedoch auch dazu, dass die GPU besser gekühlt werden muss (und das ganze “Paket” somit größer ist). 

4. Threads

Threads sind die “logischen Prozessoren“, über die ein Kern verfügen kann. Sie imitieren einen Teil des Kerns oder den ganzen. GPUs können über mehr Threads pro Kern verfügen als CPUs – zwei Threads versus 10 Threads. Ein Grafikprozessor kann also noch mehr Arbeitsabläufe gleichzeitig managen. Grundsätzlich gilt also auch hier – je mehr, desto besser.

5. Taktrate

Die Taktrate bzw. -frequenz gibt vor, wie viele Berechnungen ein Kern pro Sekunde verwerten kann. Die Rate wird in GHz angegeben. Wie eingangs erwähnt, verfügt die GPU in der Regel über eine niedrigere Taktrate als eine CPU.

6. Speicher

Jede Grafikkarte benötigt einen Grafikspeicher. Onboard Grafikkarten beziehen ihren Speicher meist vom Arbeitsspeicher (Hauptspeicher) auf dem Mainboard. Hier wird ein Teil des verbauten RAMs für die Grafikkarte blockiert. Daher haben Onboard Grafikkarten i.d.R. einen geringen Speicher – oft nicht mehr als 512 MB.
Separat auf das Mainboard aufgesteckte Karten (dedizierte Grafikkarten) besitzen ihren eigenen Videospeicher. Hochleistungsgrafikkarten verfügen nicht selten auch über bis zu 16 GB Videospeicher.

Beachten Sie: Was eine hochwertige GPU ausmacht, lässt sich weder allein an der Taktung, noch an einem großen Arbeitsspeicher, noch am Chip festmachen. Alle Komponenten müssen optimal aufeinander abgestimmt sein. Zwischen den Herstellern gibt es starke Unterschiede – hier empfiehlt es sich, auf die bekannten zu setzen.

Dedizierte Grafikkarte vs integrierte Grafikkarte

Die Grafikeinheit ist bei der integrierten Version fest in der CPU oder im Chipsatz auf dem Mainboard verbaut. Sie nutzt den Arbeitsspeicher (RAM) des Computers und “blockiert” somit einen Teil davon.
Die integrierte Grafikkarte ist kostengünstig, energie- und platzsparend. Gerne wird sie daher in Notebooks verbaut. Ausgezeichnet wird sie meist durch den Zusatz “IGP” (Integrated Graphics Processor).
Die integrierte GPU reicht für Standard Office Anwendungen oder Ähnliches völlig aus.

Im Gegensatz zur integrierten besitzen dedizierte Grafikkarten einen eigenen Videospeicher. Der Arbeitsspeicher (RAM) wird also entlastet – was sich in einer deutlich verbesserten Performance bemerkbar macht. Dedizierte GPUs sind deswegen größer, benötigen einen eigenen Kühler, Stromanschluss und haben einen eigenen Steckplatz auf dem Mainboard.
Für aufwendige Grafik- sowie Videobearbeitung und für Gaming ist eine  dedizierte Grafikkarte besser geeignet.

Die Leistung der GPU unterstützen

Welche GPU Temperatur ist “normal”?

Neben der CPU muss auch die GPU meist aktiv gekühlt werden. Die “Normaltemperatur” hängt von vielen Faktoren (Modell, Einsatzbereich etc.) ab. Somit ist es selbsterklärend, dass eine Grafikkarte, die unter Volllast arbeitet, mehr Wärme und somit eine höhere Temperatur erzielt als die eines Office PCs. 
Trotz aktiver Kühlung können auch Chips moderner Grafikkarten Temperaturen von 70 bis 80 ° Celsius erreichen. Erst ab einer dauerhaften Temperatur von ca. 90 ° könnte es auch für moderne Grafikkarten kritisch werden.

Wie wird sie am besten gekühlt?

Für GPUs geringer Leistung reicht oft eine passive Kühlung aus (ohne Lüfter).
Leistungsstarke Exemplare kommen oft nicht um eine aktive Kühlung herum.
Ein großer Lüfter steht jedoch nicht für mehr Kühlleistung. Herkömmliche Lüfter machen bei hoher Auslastung Lärm. Das erschwert je nach Arbeitsumgebung effizientes Arbeiten. 
Die Kühlung sollte der Leistung der GPU also stets mindestens ebenbürtig sein, um optimale Lüftungsverhältnisse gewährleisten zu können.
Mehr Informationen zum Thema PC Kühlung finden Sie in unserem Beitrag.

Kann Übertakten die Leistung meiner GPU erhöhen?

Mittels Übertakten kann in der Theorie die Leistung der GPU verbessert werden. Grundsätzlich ist hier jedoch Vorsicht angesagt. Zum einen sollte dies nur eine Fachkraft übernehmen. Zum anderen besteht die Gefahr, dass – wird zu viel optimiert – die Hardware Schaden nimmt.